PDF de programación - 1.1 Objetivo de las Bases de Datos - Unidad I: Sistemas Gestores de Bases de Datos

Unidad I: Sistemas Gestores de Bases de Datos.

1.1 Objetivo de las Bases de Datos

Redundancia e inconsistencia de datos:

Puesto que los archivos que mantienen almacenada la información son creados

por diferentes tipos de programas de aplicación existe la posibilidad de que si no

se controla detalladamente el almacenamiento, se pueda originar un duplicado de

información, es decir que la misma información sea más de una vez en un

dispositivo de almacenamiento (Redundancia). Esto aumenta los costos de

almacenamiento y acceso a los datos, además de que puede originar la

inconsistencia de los datos - es decir diversas copias de un mismo dato no

concuerdan entre sí -, por ejemplo: que se actualiza la dirección de un cliente en

un archivo y que en otros archivos permanezca la anterior.

Dificultad para tener acceso a los datos:

Un sistema de base de datos debe contemplar un entorno de datos que le facilite

al usuario el manejo de los mismos. Supóngase un banco, y que uno de los

gerentes necesita averiguar los nombres de todos los clientes que viven dentro del

código postal 78733 de la ciudad. El gerente pide al departamento de

procesamiento de datos que genere la lista correspondiente. Puesto que esta

situación no fue prevista en el diseño del sistema, no existe ninguna aplicación de

consulta que permita este tipo de solicitud, esto ocasiona una deficiencia del

sistema.

Aislamiento de los datos:

Puesto que los datos están repartidos en varios archivos, y estos no pueden tener

diferentes formatos, es difícil escribir nuevos programas de aplicación para

obtener los datos apropiados.



Anomalías del acceso concurrente:

Para mejorar el funcionamiento global del sistema y obtener un tiempo de

respuesta más rápido, muchos sistemas permiten que múltiples usuarios

actualicen los datos simultáneamente. En un entorno así la interacción de

actualizaciones concurrentes puede dar por resultado datos inconsistentes. Para

prevenir esta posibilidad debe mantenerse alguna forma de supervisión en el

sistema.

Problemas de seguridad:

La información de toda empresa es importante, aunque unos datos lo son más

que otros, por tal motivo se debe considerar el control de acceso a los mismos, no

todos los usuarios pueden visualizar alguna información, por tal motivo para que

un sistema de base de datos sea confiable debe mantener un grado de seguridad

que garantice la autentificación y protección de los datos. En un banco por

ejemplo, el personal de nóminas sólo necesita ver la parte de la base de datos que

tiene información acerca de los distintos empleados del banco y no a otro tipo de

información.

Problemas de integridad:

Los valores de datos almacenados en la base de datos deben satisfacer cierto tipo

de restricciones de consistencia. Estas restricciones se hacen cumplir en el

sistema añadiendo códigos apropiados en los diversos programas de aplicación.



1.2 Áreas de Aplicación de los Sistemas de Bases de

datos

Las aplicaciones más usuales son para la gestión de empresas e Instituciones

públicas. También son ampliamente utilizadas en entornos científicos con el objeto

de almacenar la información experimental, en otras palabras las bases de datos

serán aplicadas en cualquier parte donde manejen grandes cantidad de de

información. Como por ejemplo:

 Creación de actividades de banco de registros de forma colaborativa:

bibliografía,

catalogación

de

especies

u

objetos,

etc.



Inserción colaborativa de datos de cualquier tipo para su posterior análisis



estadístico.



 Líneas aéreas: información de Clientes, horarios, vuelos, destinos, etc.

(1ras bases distribuidas geográficamente).



 Universidades: información de Estudiantes (perfiles estudiantiles), carreras,

horarios, materias, etc



 En bancos: transacciones de tarjeta de crédito: para comprar con tarjetas

de crédito y la generación de los extractos mensuales.



 Telecomunicaciones: para guardar registros de

llamadas realizadas,

generar facturas mensuales, mantener el saldo de las tarjetas, telefónicas

de prepago y almacenar información sobre las redes.



 En las oficinas de patentes, fecha de registro de la patente, datos del

desarrollador, planos del producto, etc.



 Bibliotecas, clasificación de libros, posición o lugar donde se encuentran,

cantidad de tomos, cantidad de respaldos, etc.



 Tienda/mercados: clasificación del productos manejados, cantidades,

precio, etc.



1.3 Modelos de datos

Base de datos jerárquicos

En este modelo los datos se organizan en una forma similar a un árbol (visto al

revés), en donde un nodo padre de información puede tener varios hijos. El nodo

que no tiene padres es llamado raíz, y a los nodos que no tienen hijos se los

conoce como hojas. Las bases de datos jerárquicas son especialmente útiles en el

caso de aplicaciones que manejan un gran volumen de información y datos muy

compartidos permitiendo crear estructuras estables y de gran rendimiento.

Base de datos de red

Éste es un modelo ligeramente distinto del jerárquico; su diferencia fundamental

es la modificación del concepto de nodo: se permite que un mismo nodo tenga

varios padres (posibilidad no permitida en el modelo jerárquico). Fue una gran

mejora con respecto al modelo jerárquico, ya que ofrecía una solución eficiente al

problema de redundancia de datos; pero, aun así, la dificultad que significa

administrar la información en una base de datos de red ha significado que sea un

modelo utilizado en su mayoría por programadores más que por usuarios finales.

Base de datos multidimensionales

Son bases de datos ideadas para desarrollar aplicaciones muy concretas,

como creación de CUBOS OPLAT. Básicamente no se diferencian demasiado

de las bases de datos relacionales (una tabla en una base de datos relacional

podría serlo también en una base de datos multidimensional), la diferencia está

más bien a nivel conceptual; en las bases de datos multidimensionales los

campos o atributos de una tabla pueden ser de dos tipos, o bien representan

dimensiones de la tabla, o bien representan métricas que se desean estudiar.



1.4 Arquitectura del Sistema Gestor de Bases de datos

Un Sistema de gestión de base de datos (SGBD) o en inglés Database

management system (DBMS), se divide en módulos que se encargan de tareas

específicas. Normalmente el Sistema Operativo proporciona una serie de

funciones básicas que son utilizadas por el SGBD, para realizar otras tareas más

complejas. Los componentes más importantes del SGBD son:



Gestor de ficheros (File Manager o File System).

Encargado de asignar espacio en disco y mantener la estructura de los ficheros

donde se almacenarán los datos. Además es el responsable de localizar el bloque

de información que se requiere solicitándoselo al Gestor de discos del S.O. y

proporcionándoselo al Gestor de Datos. Puede implementarse simplemente como

un interfaz al Gestor de Ficheros del Sistema Operativo o el SGBD puede tener

uno propio.



Gestor de datos (Data Manager).

Es el principal componente del SGBD. Entre sus funciones podemos citar:



· Acceso a los datos interactuando con el gestor de ficheros propio o del

S.O.



· Asegura que se cumplen los requisitos para mantener la integridad y

consistencia de los datos, además de controlar la seguridad.



· Sincroniza las operaciones de los usuarios que están accediendo

concurrentemente a la BD.



· Interviene también en operaciones de respaldos y recuperaciones.

Procesador de consultas (Query Processor).

Interpreta las consultas (queries) de los usuarios online y los convierte en una

serie de operaciones que serán enviadas al Gestor de Datos para su ejecución.

Entre sus funciones están el optimizar estas operaciones haciendo uso de la

información del diccionario de datos y encontrar una estrategia eficiente para su

ejecución (plan de ejecución).



Compilador de LDD (DDL, Data Definition Languaje).

Convierte las sentencias de definición de esquemas en tablas y la información

sobre las mismas se almacena en el DDL.



Precompilador de LMD (DML, Data Manipulation Languaje).

Convierte las sentencias en LMD dentro de un programa de aplicación a llamadas

a procedimientos en el lenguaje huésped. El precompilador debe interactuar con el

procesador de consultas para generar el código apropiado.



Aunque no forma parte del SGBD es interesante nombrar al software que permite

la comunicación entre los usuarios online de un sistema y el SGBD, ya que el

SGBD interactúa estrechamente con él. Este software, llamado sistema de

telecomunicaciones o programa de control de comunicaciones hace de

intermediario trasmitiendo los mensajes desde el usuario al SBD y las respuestas.

Ejemplos de estos programas son CICS, IDMS-DC, TALKMASTER, etc.

Además, se requieren una serie de estructuras de datos para que los módulos del

SGBD puedan realizar correctamente sus funciones:



Ficheros de datos, donde se guardan los datos de la BD.



Diccionario de datos o catálogo del sistema, donde se guarda la información

relativa a la estructura de la BD. Es una base de datos qu